人工智能在机械设计制造中应用

摘要：随着人工智能技术在机械设计制造领域的应用和普及，人工智能技术的优势和作用也更加突出和明显，推动着机械设计制造行业的进一步转型和发展。本文基于人工智能技术在机械设计制造中应用的积极作用分析，探究了人工智能技术在机械设计制造中的具体应用，以此助力人工智能技术在机械设计制造中的更广泛应用和发展。

关键词：人工智能技术；机械设计制造；作用；应用

引言

我国传统意义上的机械设计制造过程，对人工劳动力的需求量比较大，而且在具体的设计和制造环节很多工作内容人工操作的危险性比较高，且精准性和合理性难以保障。人工智能技术在机械设计制造中的应用，不仅可以有效的降低人工成本，还可以推动机械设计制造的数字化、信息化和智能化，提高机械设计制造的效率和质量，推动机械设计制造行业的快速、健康发展。

一、人工智能技术在机械设计制造中应用的积极作用

1.在降低人工成本的基础上，大幅度的提升生产效率

传统的机械设计制造基本都是依赖于人工来完成的。一方面，要投入大量的人工成本。另一方面，很多环节的操作和设计受人工因素的影响比较明显。例如：设计和操作的精准度问题；复杂和危险环节的操作安全问题；人工所能完成的工作量问题等等都会成为影响机械设计制造工作效率和质量的因素。人工智能技术在机械设计制造中的应用，有效的解决了以上问题的出现。一方面，借助人工智能技术一定程度上降低了人工成本的投入，很多环节可以实现自动化和智能化。另一方面，也正是因为人工智能的自动化和智能化，系统不仅可以二十四小时正常运转，还可以更加精准、及时的预警故障问题，给出故障解决的建议；并且，在零配件和模具的设计制造方面，精准性和直观性更强。不仅可以在机械设计制造过程中降低成本投入，提升工作效率，还可以进一步保障工作质量，为实现企业经济效益打下坚实的基础。

2.简化和优化机械设计制造流程

传统的机械设计制造过程，很多环节需要人工的反复尝试和试验，才可以敲定设计方案，投入大规模的生产。在整个过程中，人工的消耗是非常大的，且因人工操作产生误差的可能性也是非常高的。人工智能技术在机械设计制造中的应用，推动了机械设计制造的数字化和智能化，在机械设计制造中很多环节基于强大的智能技术和信息系统就可以实现更科学合理的精准设计和测试，不再需要过多的人工参与和操作。很多制造设计流程被简化和优化，系统关系更加清晰，操作上更加便捷、顺畅。并且人工智能技术中的神经网络技术是对人脑的精准模拟，相比人工，工作反应速度更快、工作质量更高。所以，在机械设计制造中，人工智能技术的应用越来越广泛[1]。

3.刺激和推动机械设计制造行业的转型

任何行业的生存和发展都要顺应时展的规律。随着科学技术的飞速发展和进步，人类已然步入人工智能时代，人工智能也被更广泛的应用到社会的各行各业。但是，我国的机械制造设计行业中，还有很多中小型企业仍然在沿用传统的机械设计制造工艺。在激烈的市场竞争当中，生存和发展面临着严峻的考验。人工智能技术走进机械设计制造行业，推动着我国机械设计制造水平的进一步提升，也刺激着我国的机械设计制造行业实现转型、改造和发展。当今时代，社会需求在不断升级和变化，机械设计制造企业必须积极地去引进和采用人工智能技术，才能搭上科技飞速发展的“快车”，跟随时代进步，引领行业升级和转型，推动我国制造业的可持续发展。

二、人工智能技术在机械设计制造中的具体应用

1.模糊推理技术的应用

人工智能系统当中模糊推理技术能模仿人的大脑对数据信息进行判断和处理，并且分析和处理速度比人的大脑还要快，反应还要及时。经模糊处理技术分析和处理过的信息数据可以自动实现和学科知识的结合和转换，以确保传输数据的准确性和可参考性[2]。模糊推理技术是当前阶段人工智能技术领域最重要的技术内容之一。模糊推理技术复杂的数据分析功能能够在机械设计制造的过程当中对庞大的相关数据信息进行快速、精准的分析和整理。基于人工智能强大的模糊推理技术实现的数据分析和处理，能进一步保障机械设计制造的精准性，为提高机械设计制造的质量打下坚实的基础。借助模糊推理技术机械设计制造可以呈现连续函数的表达。但是，目前阶段，模糊推理技术在系统连接的稳定性方面还有比较明显的提升空间，也是接下来人工智能在机械设计制造中应用的一个重点研究方向。

2.神经网络技术的应用

一是，基于目前阶段人工智能中的神经网络技术可以将数据信息迅速上传网络，快速实现数据信息的保存、传播和共享。二是，神经网络技术也可以实现数据信息的动态处理。在机械设计制造中的应用就是对相关数据信息进行快速、准确的处理之后，将数据分析和处理结果转变成机械操作指令，自动完成机械操作任务。三是，所谓的神经网络技术，在一定程度上是对人体的神经系统的模仿，基于该技术的神经元反射特性技能自动实现数据分析结果的提取和处理，还能实现数据信息的保存和保护，就像我们人体，基于我们庞大的神经系统，可以感知指令，接受指令，并依据指令做出相应操作，也会对指令有所记忆。当前阶段，神经网络系统在机械设计制造中主要应用于设备管理。加工工艺方面，基于神经网络技术的工艺参数评定和误差预测功能，神经网络技术在机械设计制造中，也常常应用于机床运动过程中的误差补偿。在零配件设计和制造方面，神经网络技术也可以应用于指导齿轮CAD、齿轮形状、大小、强度的设计，一方面，提高设计的精准性和合理性。另一方面，在降低可能产生的经济损失基础上，提升生产效率和质量。

3.自动识别技术的应用

传统的机械设计制造中控制器的执行原理是先建立控制模型，然后利用动态控制方程开展动态控制。但由于动态控制方程的复杂性，一方面，部分机械设计制造工程现场不具备动态控制方程的控制操作条件。另一方面，传统的动态控制方程适应性一般，对机械工程预警的判断缺乏一定的合理性和精准性。人工智能自动识别技术应用于机械设计制造之后，传感器可以实现对机电设备相应参数的实时监控，一旦监测到参数异常情况，会自动触发系统的报警机制，同时实现自动停机。工作人员接到报警立即切断电源，进行检查。既保证了工作人员在安全的环境下进行工作，又保证了异常数据信息的及时发现和处理。同时，基于自动识别技术的自动识别—激光扫描--超声波传感在机械设计制造中可以保证对作业对象的精准识别，结合现代化的计算机系统，实现指令执行。既能提高动态控制操作的准确性和适应性，又进一步简化了动态控制流程，提高了动态控制的工作效率和质量[3]。

4.故障诊断技术的应用

机电设备在正常工作过程中的故障问题，是影响工作效率和工作质量的重点问题之一。所以，机械设计制造中故障诊断也是非常重要的一环。人工智能技术中故障诊断技术在机械设计制造中的应用，一方面，可以快速、精准的定位故障问题；另一方面，可以基于精准的故障预警，有效排除故障，协助故障处理，降低因故障可能产生的成本消耗，提高机械运转效率和质量。同时，人工智能的故障诊断系统可以实现机械设计制造方面相关故障信息和案例的收集、分析、总结和记忆，更提高了故障预警和故障检索的速度和精准性。在机械制造设计中故障诊断系统的应用操作一般是：用户通过人机交互对系统发出实时监控指令；系统在接收到指令之后，结合数据库中的资料信息对指令信息进行精准的分析和判断；然后，系统根据诊断结果，会自动实现与数据库中相关案例信息的参考和比对，依据精准诊断，确定故障问题，并给出建议性的故障解决方案。而此时，用户依据系统的判断和建议，就可以开展故障修复或者处理工作。一方面，降低故障处理和修复成本；另一方面，提高故障诊断和处理工作的便捷性和有效性，实现工作效率提升，保障工作质量。

5.虚拟现实技术的应用

从字面意义上判断，虚拟现实技术是一定程度上“虚拟”与“现实”的结合。虚拟现实技术在机械设计制造中发挥着重要的“工具”作用。机械工程师利用三维建模软件将产品画出来之后，借助虚拟现实技术的环境模拟功能，可以将三维画面更真实的展现出来。也就是将三维立体图形转变成“仿真”模型。基于这个仿真模型，可以更精准的展现产品的各方位细节，辅助定位产品的细节问题，以便及时发现问题，及时处理问题。所以，很多制造企业都可以使用虚拟现实技术先进行设计产品的反复仿真模拟测试，基于测试结果对产品设计进行进一步的优化和调整，得到更科学合理的设计方案之后，再进行模具生产。一方面，可以有效的降低制造模具的生产成本，避免了因设计不精准而造成的重复返工成本增加。另一方面，模具的精准性和科学性，是进一步保障产品质量的基础[4]。

6.机器人技术的应用

依据现阶段的科学技术，日常生活和生产当中，由于很多工作的复杂性和人工操作的困难性，会让机器人代替人工。在机械设计制造中，机器人技术往往也用来代替人工进行一些复杂的、安全性能差的工作。与人工相比，机器人的工作时间更长，工作状态更稳定，工作精准性更高。所以，机器人技术的应用，不仅可以提高机械设计制造部分工作的工作效率，还可以尽可能的避免在机械设计制造过程中可能产生的危险事故。以目前阶段的机器人在社会各行各业中的应用情况来看，机器人技术的升级和普及也是未来机械设计制造领域的一个重点发展方向。

三、结语

顺应时展的规律和要求，人工智能技术被更广泛的应用于机械设计制造行业，并推动着机械设计制造行业的快速、健康发展。因人工智能技术的加入，机械设计制造企业的工作效率和工作质量都得到了进一步的保障和提升，并带动了机械设计制造行业的转型、升级和发展。

【参考文献】

[1]刘宇祺.人工智能技术在机械设计制造中的应用[J].科技创新与应用,2021,11(22):172-174.

[2]李健生.人工智能技术在机械制造中的应用研究[J].中国设备工程,2021(12):24-25.

[3]刘建军.人工智能在机械设计制造及自动化中的应用[J].造纸装备及材料,2021,50(03):43-45.

[4]李雪琴.信息化时代机械设计制造中人工智能技术浅析[J].信息与电脑(理论版),2019(16):130-131.

作者:窦小刚 单位:山西金阳器材有限公司